Благодаря космическому телескопу «Джеймс Уэбб» получено наиболее подробное на текущий момент изображение областей, расположенных вокруг сверхмассивной черной дыры. Это открытие может помочь разрешить давнюю астрономическую загадку и поставить под сомнение общепринятое представление о свойствах этих объектов с экстремальными условиями.
В течение многих лет астрономы фиксировали необъяснимое усиленное инфракрасное излучение в окрестностях активных сверхмассивных черных дыр, расположенных в центрах отдельных галактик. До недавнего времени это явление приписывали релятивистским струям и ветрам – перегретым потокам материи, выбрасываемым черной дырой. Тем не менее, свежие данные, полученные с телескопа «Джеймс Уэбб» и сопоставленные с результатами наземных наблюдений, указывают на то, что в случае с черной дырой в центре галактики Циркуль избыточное инфракрасное излучение исходит не от вещества, покидающего черную дыру, а от пылевого диска, активно поглощаемого ею.
Это открытие играет важную роль в изучении роста и развития сверхмассивных черных дыр, а также их воздействия на галактики, в которых они расположены. Активные черные дыры получают энергию из массивного кольцевидного образования, состоящего из падающего газа и пыли. Материя с внутренней границы этого «кольца» образует тонкий аккреционный диск, который, закручиваясь спирально, устремляется в черную дыру. Вместе с тем, часть вещества выбрасывается обратно в космическое пространство посредством мощных струй и потоков. Исследование структуры кольца, аккреционного диска и выбросов необходимо для понимания механизмов поглощения и избавления от вещества черными дырами, что может как подавлять, так и стимулировать процессы звездообразования в галактиках.
Ранее плотные газовые облака и яркий свет звезд затрудняли детальное исследование центральной области галактики Циркуль. Уникальные характеристики телескопа Джеймса Уэбба, в частности, апертурный маскирующий интерферометр (AMI), являющийся частью прибора NIRISS, сделали возможным преодоление этой трудности. Этот инструмент функционирует как физическая маска, содержащая семь небольших отверстий, что позволяет существенно повысить разрешающую способность телескопа. В результате астрономам удалось получить беспрецедентно детализированное изображение области, простирающейся на 33 световых года в центре галактики.
Согласно результатам анализа данных, примерно 87% избыточного инфракрасного излучения генерируется пылевым аккреционным диском, который обеспечивает питанием черную дыру. Менее 1% этого излучения приходится на энергичные выбросы вещества. Это открытие вносит коррективы в существующие представления и свидетельствует о том, что процессы аккреции, а не оттока вещества, являются основным источником наблюдаемого инфракрасного излучения в ядрах галактик. Также полученные данные подчеркивают значительный потенциал интерферометрических наблюдений с использованием телескопа Джеймса Уэбба для изучения других активных ядер галактик, что в перспективе позволит создать более детальную модель поведения сверхмассивных черных дыр.